Vizuální fototransdukce je proces, kterým je světlo přeměněno na elektrické signály v tyčinkových buňkách, kuželových buňkách a fotosenzitivních gangliových buňkách oční sítnice.
Proces fototransdukce je složitý, a aby ho člověk pochopil, musí pochopit strukturu fotoreceptorových buněk v oku: tyčinek a čípků. Tyto buňky obsahují chromofor (11-cis-retinál, aldehyd vitaminu A1 a část pohlcující světlo) vázaný na protein buněčné membrány, opsin. Tyčinky se zabývají nízkou úrovní světla a nezprostředkovávají barevné vidění. Kužely naopak mohou kódovat barvu obrazu porovnáním výstupů tří různých typů čípků. Každý typ čípku nejlépe reaguje na určité vlnové délky nebo barvy světla, protože každý typ má trochu odlišné opsin. Tři typy čípků jsou L-čípky, M-čípky a S-čípky, které optimálně reagují na dlouhé vlnové délky (načervenalé zbarvení), střední vlnové délky (nazelenalé zbarvení) a krátké vlnové délky (modré zbarvení).
Pro pochopení chování fotoreceptoru k intenzitám světla je nutné porozumět rolím různých proudů.
Dochází k probíhajícímu vnějšímu draslíkovému proudu přes neregulované K+-selektivní kanály. Tento vnější proud má tendenci hyperpolarizovat fotoreceptor při cca -70 mV (rovnovážný potenciál pro K+).
Je zde také sodíkový proud přenášený sodíkovými kanály řízenými cGMP. Tento tzv. tmavý proud depolarizuje buňku na cca -40 mV. Všimněte si, že je výrazně více depolarizován než většina ostatních neuronů.
Vysoká hustota pump Na+-K+ umožňuje fotoreceptoru udržovat ustálenou intracelulární koncentraci Na+ a K+.
Fotoreceptorové buňky jsou podivné buňky, protože jsou depolarizovány ve tmě, tj. světlo hyperpolarizuje a vypíná tyto buňky, a právě toto ‚vypínání‘ aktivuje další buňku a vysílá excitační signál nervovou cestou.
Ve tmě jsou hladiny cGMP vysoké a udržují cGMP-řízené sodíkové kanály otevřené, což umožňuje rovnoměrný vnitřní proud, nazývaný tmavý proud. Tento tmavý proud udržuje buňku depolarizovanou na cca -40 mV.
Depolarizace buněčné membrány otevírá napěťově řízené vápníkové kanály. Zvýšená intracelulární koncentrace Ca+ způsobuje fúzi váčků obsahujících speciální chemické látky, nazývané neurotransmitery, s buněčnou membránou, a tím uvolnění neurotransmiteru do synaptické štěrbiny, oblasti mezi koncem jedné buňky a začátkem jiného neuronu. Uvolněným neurotransmiterem je glutamát, excitační neurotransmiter.
V kuželové dráze glutamát:
Transducin se sám deaktivuje. Toho dosahuje hydrolýzou GTP, která ho aktivovala vlastní vrozenou aktivitou GTPázy.
Rhodopsin se stává cílem fosforylace specifickou proteinkinázou, opsin kinázou. Arrestin pak interaguje s fosforylovaným rhodopsinem a inaktivuje ho.
All-trans retinál je transportován do pigmentových epiteliálních buněk, kde je redukován na all-trans retinol, prekurzor 11-cis retinálu. Ten je pak transportován zpět do tyčinek. All-trans retinol nemůže být syntetizován člověkem a musí být dodáván vitaminem A ve stravě. Nedostatek all-trans retinolu může vést k noční slepotě.
Iontový kanál gating –
Cesta MAPK/ERK –
Mechanotransdukce –
Fototransdukce –
Systémy druhého messengeru –
Synaptický přenos